Saison 5 – Cycle d’Hiver – Matière noire : Mirage ou Réalité ?

par Jonathan Freundlich, Université de Strasbourg & Observatoire Astronomique de Strasbourg

5 cours à partir du mardi 10 Janvier 2023

Le modèle standard de la cosmologie actuel suppose que la plus grande partie de la matière dans l’univers est constituée de matière noire et que celle-ci est fondamentalement différente de la matière visible dont nous sommes constitués, ainsi que les planètes et les étoiles. Cette matière noire permettrait notamment d’expliquer la rotation des galaxies et l’apparence du fond diffus cosmologique, la lumière la plus ancienne qui nous parvient des confins de l’univers. Mais cette matière noire existe-t-elle vraiment ? Ou est-elle un mirage qui cache les limites de notre compréhension ? Dans ce cours de physique pour tous, nous reviendrons sur l’histoire du concept de matière noire, nous décrirons comment elle s’inscrit dans le modèle standard de la cosmologie actuel, quelles en sont les implications pour la formation et l’évolution des galaxies, mais nous présenterons aussi les interrogations qui subsistent, les limites du modèle, et nous envisagerons des théories alternatives. 

  • Cours 1 – Mardi 10/01/2023 – Peser l’Univers grâce à la loi de la Gravitation
    • Décrire le mouvement des astres de Ptolémée à Copernic
    • La loi de la gravitation de Newton
    • Mesurer la masse de la Terre et du Soleil
    • La découverte de Neptune
    • Le Relativité Générale d’Einstein
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  • Cours 2 – Mardi 17/01 – Le problème de la masse manquante : la “matière noire”
    • Les galaxies à différentes longueurs d’onde : le visible et l’invisible
    • les courbes de rotation des galaxies (Zwicky, Rubin)
    • A la recherche de la masse manquante : gaz, trous noirs, neutrinos…
    • Les WIMPS et la matière noire froide
    • le modèle cosmologique avec matière noire froide
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  • Cours 3 – Mardi 24/01 – L’histoire de l’Univers avec matière noire froide
    • Le Big-Bang, la nucléosynthèse primordiale et le fond diffus cosmologique
    • Le scénario hiérarchique de formation des galaxies
    • La toile cosmique et les halos de matière noire
    • La formation des galaxies avec matière noire froide
    • La formation des étoiles et les phénomènes de rétroaction
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  • Cours 4 – Mardi 31/01 – Les défis du modèle cosmologique actuel
    • La non-détection des particules de matière noire
    • La relation de Tully-Fisher
    • La forme des halos de matière noire
    • Le nombre de galaxies satellites (too-big-to-fail)
    • Résoudre une partie des problèmes grâce aux phénomènes de rétroaction
    • L’énergie noire et la constante de Hubble

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  • Cours 5 – Mardi 07/02 – Les alternatives à la matière noire froide
    • La matière noire chaude et tiède
    • la matière noire floue
    • la matière noire qui interagit avec elle-même
    • la gravité modifiée